→各種はんだの表面状態例
（ ） 非共晶
Sn-Sb（包晶） 状態図
高温 （５Ｓｂ、１０Ｓｂ）、
（） 共晶
Sn-Au 状態図
Ｙｏｏｎ
Ａｕ−３０ａｔ％Ｓｎ ζ（Au5Sn)とδ（AuSn)の共晶
Ｓｎ−Ｂｉ 状態図
Ｓｎ−Ｚｎ 状態図
Ｓｎ−Ｉｎ 状態図
共晶はβ＋γ
Ｃｈｕａｎｇ
相互接合による組織（Ｓｎ−ＩｎとＣｕ及びＮｉ）
ＩＢＭのＫａｎｇ
Sn-Bi共晶組織
Sn-Sb共晶組織
Sn-Cu共晶組織
Sn-Zn共晶組織
Ｃｈｕａｎｇ
Ｍａ
（） Ｓｎ−Ｐｂ
Ｓｎ−Ｐｂ 状態図
Sn-Pb２元系の組成による組織変化
→状態図
高Ｓｎ側
共晶近傍
高Ｐｂ側
（） Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ
Sn-3.5Ag→状態図
長岡科技大のZhaoら
Auburn大のWang
Ochoaら 共晶Sn-Ag
Ｓｈｅｎ
徐冷、（ａ）熱処理なし、（ｂ）４５３Ｋ，６日、（ｃ）４５３Ｋ、１２日
水冷、（ａ）熱処理なし、（ｂ）４５３Ｋ，６日、（ｃ）４５３Ｋ、１２日
Sn-Cu 状態図
Huhら
光学像
ザガジグ大 Ｅｌ−Ｄａｌｙ（２０１１）ら
ザガジグ大 Ｅｌ−Ｄａｌｙ（２０１１）ら
（２−３） ３元合金
（２−３−２） ３元系の組織例
Sn-Ag-Cu
シンガポールのマイクロエレクトロニクス研究所のＣｈｅ（２０１０）
＊Sn-3.0Ag-0.5CuをSAC305などの様に称する。
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ（ＳＡＣ）３元系 NISTなどにより詳しく調査されている。 →SAC NIST phase
ＳＡＣ３元共晶組織
ＳＥＭ像
Ｃｕ過共晶組織
Ａｇ過共晶組織
IMC
http://alexandria.tue.nl/extra2/200711956.pdf →erinc ＩＭＣ 基礎
参考
Gong
共晶近傍（ＮＥ）ＳＡＣの凝固組織は通常、βＳｎのデンドライトが微細な共晶組織で囲まれたデンドライト組織であるが、
熱サイクルなどでは再結晶によりＩＭＣが分散した等軸状組織となる。
SAC NE
Kang IBM
Toux
デンドライトはしばしば同じ結晶方位でコロニーとして集まる。
SAC357
カリヤ
Ｍａｔｔｉｌａ
Ｐｅｃｈｔ
wpeng
Ｗｅｉｑｕｎ Ｐｅｎｇ ＨＵＴ−ＥＰＴ １４
Ｓｈａｎｇ
Ｚｅｎｇ
ＳＡＣ３８７
等軸組織
２５０℃で３０分保持し、１８０℃予熱の鋼製鋳型に鋳造し、その後３ヶ月室温でエージング。
デンドライト組織
２５０℃予熱のアルミニウム製鋳型に鋳造し、鋳型ごと水冷。
Ｌｅｈｍａｎ粒成長
Ｓｎ デンドライト腕の寸法はＳＡＣはんだボール寸法減少とともに減少。
grain
Mueller
体積が小さくなるとデンドライトは微細になりやがて連続的となりついにデンドライトは消滅。
βＳｎマトリックスにＩＭＣ析出した組織となる。
千住の説明（２００４年 鉛フリー実装フォーラム）
Ｈｅｎｋｅｌ
はんだボールの凝固 Ｋｉｍ
ＳＡＣ３０５
Mattila
mattila 再結晶支援亀裂
Ｍａｔｔｉｌａ
２．Ｓｎリッチはんだ相互接続の凝固組織
ＳＡＣの共晶組成はＳｎ−３．５Ａｇ−０．８Ｃｕ付近とされるが、最もよく使用されるＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕは亜共晶
である。亜共晶ではβＳｎ（Ｓｎリッチ相）が初晶であるが、共晶近傍合金は高Ｓｎ（Ｓｎ＞９５％）なため凝固と生じる微細組織は
βＳｎが初相であろうとなかろうと、βＳｎの凝固の影響を著しく受ける。このため接触する金属の溶解ははんだ組成を変化させ
凝固に影響する。
凝固部の断面 コントラストの違う領域の境は高傾角粒界（１５°以上）で、一つ一つの結晶粒は一様な方向のセル状組織よりなり、
このセル状組織は小傾角粒界（５°以下）をなしている。
このように通常はんだ相互接合部は一様な方向のセル状組織よりなる少数個の結晶粒（通常傾角１５°以上）よりなっている。
セル状組織の他デンドライト形態（モルフォロジー）も生じる。モルフォロジーは凝固条件、はんだ組成に依存する。
はんだの量は凝固で形成される微細組織に影響し、大はんだ量ではデンドライト組織が生じやすい。
パッド金属の影響ではＮｉは高Ｓｎはんだへの溶解量が少なくすべて界面の金属間化合物層形成に消費されるが、Ｃｕの溶解量は多く
はんだ組成を変化させ初晶をＣｕ６Ｓｎ５に変化させる微細組織に（六方晶）筒状あるいは丸棒状のＣｕ６Ｓｎ５が見られる。
この結果非整合なＣｕ６Ｓｎ５とＳｎマトリクスの高傾角粒界は再結晶の核生成のよいサイトとなる。（析出誘起再結晶）
実際の凝固は平衡凝固からずれ、過冷却により亜共晶でもＳｇ３ＳｎあるいはＣｕ６Ｓｎ５が初晶として析出しやすい。
その際、パケージあるいはＰＷＢ側界面より溶融部の自由表面、特に液体表面の酸化物などが界面より核生成サイトとなりやすい。
またＳｎの過冷却が大きいことが相互接合部のＳｎ結晶粒の少ない事の一つの理由である。
更に隣り合う結晶粒は双晶であることが多く、結晶方位差（傾角）は約６０°を示す事が多く、これはこれら結晶が共通な核から生じて いることを示唆する。
３．回復と再結晶の役割
３．１ Ｓｎリッチはんだ合金の復旧Restoration
Ｓｎリッチはんだは回復を起こしやすく、動的付加条件のような特殊な付加条件でのみ再結晶を起こすと思われる。
熱サイクルの相互接続部
３．２ 初期段階 回復と微細構造の粗化
３．３ 後期段階 再結晶による組織変態
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